JP6101108B2 - Cement admixture and cement composition - Google Patents

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Description

本発明は、セメント混和材、および前記セメント混和材を含むセメント組成物に関する。   The present invention relates to a cement admixture and a cement composition containing the cement admixture.

モルタルやコンクリート等のセメント硬化体は、セメント組成物に含まれるセメントの水和反応によって硬化するものであるが、硬化後に、応力が作用したり、温度や湿度の変化が生じたりすることで、硬化体にひび割れが発生する場合がある。
ひび割れが生じたセメント硬化体は強度低下、外観の悪化の他に、漏水等の原因となるという問題がある。
Hardened cement bodies such as mortar and concrete are hardened by the hydration reaction of the cement contained in the cement composition, but after hardening, stress acts and changes in temperature and humidity occur. Cracks may occur in the cured body.
The hardened cement body having cracks has a problem of causing water leakage and the like in addition to strength reduction and appearance deterioration.

そこで、近年、硬化後にひび割れが生じた場合にも水分が存在する状態であればひび割れを自然に閉塞する性質、いわゆる自己治癒性を有するセメント硬化体が検討されている。このような自己治癒性を有するセメント硬化体を得るためには、種々のセメント混和材をセメント組成物に配合することが行われている。   Therefore, in recent years, hardened cement bodies having a property of naturally closing cracks in the presence of moisture even when cracks occur after curing, that is, so-called self-healing have been studied. In order to obtain such a hardened cement body having self-healing properties, various cement admixtures are blended into the cement composition.

例えば、特許文献1乃至3には、セメント中の水酸化カルシウム等と反応して不溶性の結晶を生成する作用がある膨張材が配合されたセメント組成物が記載されている。
特許文献4には、前記膨張材に加えて、さらに、膨潤性を有するアルミノシリケートが配合されたセメント組成物が記載されている。
特許文献5には、膨張材成分、潜在水硬性材料、酸化カルシウム等の成分と、セメントと、水とを混練して造粒されたセメント混和材が記載されている。
特許文献6および7には、水溶性ケイ弗化物等の防水剤・止水剤・劣化抑制剤と、セメントとを混合して、多孔質体より成る担体に担荷されたセメント硬化体用骨材が記載されている。
For example, Patent Documents 1 to 3 describe cement compositions in which an expansion material having an action of reacting with calcium hydroxide or the like in cement to generate insoluble crystals is blended.
Patent Document 4 describes a cement composition in which an aluminosilicate having swelling property is further blended in addition to the expansion material.
Patent Document 5 describes a cement admixture granulated by kneading a component such as an expansion material component, a latent hydraulic material, calcium oxide, cement, and water.
Patent Documents 6 and 7 describe a bone for a hardened cement body, in which a waterproofing agent / water-stopping agent / deterioration inhibitor such as water-soluble silicic fluoride is mixed with cement and loaded on a carrier made of a porous body. The materials are listed.

すなわち特許文献1乃至7には、セメント硬化体にひび割れが発生した場合に、水の存在下、セメント組成物中の成分と反応して結晶等を生成する成分、または、膨張する成分等を含むセメント混和材をセメント組成物中に配合することで、ひび割れを閉塞して自己治癒することができるひび割れ自己治癒性をセメント組成物に付与することが記載されている。   That is, Patent Documents 1 to 7 include a component that reacts with a component in a cement composition in the presence of water to generate crystals or the like, or a component that expands when cracks occur in the hardened cement body. It is described that by adding a cement admixture to a cement composition, the cement composition is provided with a crack self-healing property capable of closing the crack and self-healing.

特許文献1乃至4には、膨張材やアルミノシリケート等のような、吸水性、膨潤性、水との反応活性が高い材料をそのままセメント組成物に混合してコンクリート硬化体にひび割れ自己治癒性を与えている。しかし、膨張材等の水との反応活性が高い材料はそのままセメント組成物に混合した場合、フレッシュコンクリートやフレッシュモルタルの流動性を低下させるおそれがある。
かかる流動性の低下を抑制するためには、減水剤や高性能減水剤等の添加量を増量する必要があるが、減水剤や高性能減水剤等の添加量を増量した場合、凝結遅延や、それによる強度低下が生じるおそれがある。また、減水剤や高性能減水剤等を増加するためのコストがかかるという問題がある。
In Patent Documents 1 to 4, a material having high water absorption, swelling property, and high reaction activity with water, such as an expansion material and aluminosilicate, is mixed with a cement composition as it is, and the hardened concrete is cracked and self-healing. Giving. However, when a material having a high reaction activity with water, such as an expansion material, is directly mixed with a cement composition, the fluidity of fresh concrete or fresh mortar may be reduced.
In order to suppress such a decrease in fluidity, it is necessary to increase the amount of water-reducing agent, high-performance water-reducing agent, etc., but if the amount of water-reducing agent or high-performance water-reducing agent is increased, setting delay or There is a risk that strength will be reduced. In addition, there is a problem that costs for increasing water reducing agents, high performance water reducing agents, and the like are increased.

特許文献5にはひび割れ自己治癒性を有する成分をセメントとともに混練して造粒されたセメント混和材が記載されている。また、特許文献6および7には、多孔質担体にひび割れ自己治癒性を有する成分を担持させた混和材が記載されている。
造粒体に含ませた、あるいは担体に担持させたひび割れ自己治癒性を有する成分を用いることで、流動性の低下はある程度抑制できるが、十分なひび割れ自己治癒性を得るには至らない。
Patent Document 5 describes a cement admixture that is granulated by kneading a component having crack self-healing properties with cement. Patent Documents 6 and 7 describe admixtures in which a porous carrier is loaded with a component having crack self-healing properties.
By using a cracking self-healing component contained in the granulated body or supported on a carrier, a decrease in fluidity can be suppressed to some extent, but sufficient crack self-healing property cannot be obtained.

特許第3658568号公報Japanese Patent No. 3658568 特開2005−239482号公報JP 2005-239482 A 特開2007−332010号公報JP 2007-332010 A 特開2009−190937号公報JP 2009-190937 A 特開2011−57520号公報JP 2011-57520 A 特開2003−95715号公報JP 2003-95715 A 特許4285675号公報Japanese Patent No. 4285675

本発明は、上記問題点に鑑み、流動性を低下するおそれがなく、高いひび割れ自己治癒性を発揮しうるセメント混和材およびセメント組成物を提供することを課題とする。   In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a cement admixture and a cement composition that can exhibit high crack self-healing properties without causing a decrease in fluidity.

本発明のセメント混和材は、アルミナセメントと水酸化カルシウムとを含む第一混和材と、ポルトランドセメントと硫酸カルシウムとを含む第二混和材とが混合されており、前記第一混和材は、造粒体、又は、担体の表面にアルミナセメント及び水酸化カルシウムが付着してなるコーティング粒子であり、前記第二混和材は、造粒体、又は、担体の表面にポルトランドセメント及び硫酸カルシウムが付着してなるコーティング粒子である。
The cement admixture of the present invention comprises a first admixture comprising alumina cement and calcium hydroxide are mixed and a second admixture comprising Portland cement and calcium sulfate, said first admixture is granulated It is a coating particle formed by adhering alumina cement and calcium hydroxide to the surface of a granule or carrier, and the second admixture is prepared by adhering Portland cement and calcium sulfate to the surface of the granule or carrier. Coating particles.

尚、本発明において造粒体とは、水と、その他の固形成分とを所定の混合条件で混合することで、固形成分を固めて表面から内部まで固形成分が存在する粒子をいう。   In addition, in this invention, a granulated body means the particle | grains which a solid component exists from the surface to the inside by solidifying a solid component by mixing water and another solid component on predetermined | prescribed mixing conditions.

本発明において、前記第一混和材と前記第二混和材とが、Al23に対するSO3のモル比が0.09以上3.56以下となるように混合されていてもよい。 In the present invention, the first admixture and the second admixture may be mixed so that the molar ratio of SO 3 to Al 2 O 3 is 0.09 or more and 3.56 or less.

また、本発明のセメント組成物は、前記セメント混和材を含んでいる。   Moreover, the cement composition of the present invention contains the cement admixture.

本発明によれば、流動性を低下するおそれがなく、高いひび割れ自己治癒性を発揮しうるセメント混和材およびセメント組成物を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a cement admixture and a cement composition capable of exhibiting high crack self-healing properties without fear of lowering fluidity.

通水試験結果を示すグラフ。The graph which shows a water flow test result. 走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型X線分光器(SEM−EDS)による試料表面の観察結果を示すSEM写真および元素分析結果を示す表。The table | surface which shows the SEM photograph which shows the observation result of the sample surface by a scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectrometer (SEM-EDS), and an elemental analysis result. SEM−EDSによる試料表面の観察結果を示すSEM写真および元素分析結果を示す表。The table | surface which shows the SEM photograph which shows the observation result of the sample surface by SEM-EDS, and an elemental analysis result. SEM−EDSによる試料表面の観察結果を示すSEM写真および元素分析結果を示す表。The table | surface which shows the SEM photograph which shows the observation result of the sample surface by SEM-EDS, and an elemental analysis result. 熱重量示差熱分析(TG−DTA)の結果を示すグラフ。The graph which shows the result of a thermogravimetric differential thermal analysis (TG-DTA).

以下、本発明のセメント混和材およびセメント組成物の実施形態について、具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the cement admixture and the cement composition of the present invention will be specifically described.

『セメント混和材』
まず、本実施形態のセメント混和材について説明する。
本実施形態のセメント混和材は、アルミナセメントと水酸化カルシウムとを含む第一混和材と、ポルトランドセメントと硫酸カルシウムとを含む第二混和材とが混合されているセメント混和材である。
"Cement admixture"
First, the cement admixture of this embodiment will be described.
The cement admixture of the present embodiment is a cement admixture in which a first admixture containing alumina cement and calcium hydroxide and a second admixture containing Portland cement and calcium sulfate are mixed.

(第一混和材)
本実施形態における第一混和材は、アルミナセメントと水酸化カルシウムとを含んでいる。
(First admixture)
The first admixture in the present embodiment contains alumina cement and calcium hydroxide.

《アルミナセメント》
本実施形態の第一混和材には、アルミナセメントが含まれている。
旧JIS R 2511「耐火物用アルミナセメント」の規格を満たすアルミナセメント等が挙げられる。
アルミナセメントは、水和反応(硬化)が早いため、短時間で混和材の強度を高められるため好ましい。及び、以下のような理由で、水酸化カルシウムと併用するのに適している。
すなわち、水酸化カルシウムとアルミナセメントとが水の存在下反応してハイドロカルマイト、ハイドロガーネット等のカルシウムアルミネート水和物を生成する。このカルシウムアルミネート水和物は、ひび割れ箇所において水の存在下、硫酸イオン(SO4 2-)と反応して膨張性のエトリンガイトを生成するため、ひび割れ治癒効果がより高くなる。
前記硫酸イオンは、セメントからあるいは、第二混和材中の硫酸カルシウムから供給されうる。
《Alumina cement》
The first admixture of this embodiment contains alumina cement.
Examples thereof include alumina cement that satisfies the standards of the former JIS R 2511 “Alumina cement for refractory”.
Alumina cement is preferable because the hydration reaction (hardening) is fast and the strength of the admixture can be increased in a short time. And it is suitable for using together with calcium hydroxide for the following reasons.
That is, calcium hydroxide and alumina cement react in the presence of water to produce calcium aluminate hydrates such as hydrocalumite and hydrogarnet. Since this calcium aluminate hydrate reacts with sulfate ions (SO 4 2− ) in the presence of water at the cracked site to produce expansive ettringite, the crack healing effect is further enhanced.
The sulfate ions can be supplied from cement or from calcium sulfate in the second admixture.

《水酸化カルシウム》
本実施形態の第一混和材には、水酸化カルシウムが含まれている。
水酸化カルシウム源としては、例えば、JIS R 9001「工業用消石灰」に適合する特号消石灰、1号消石灰、2号消石灰等の市販品等を用いることができる。
中でも、CaO含有量が70質量%以上で、最大粒径0.1mm(100μm)以下に調整された安価な工業用消石灰である、特号消石灰、1号消石灰等を使用することが好ましい。
前記各水酸化カルシウムは、単体で又は任意の組合せで混合して用いてもよい。
"Calcium hydroxide"
The first admixture of this embodiment contains calcium hydroxide.
As the calcium hydroxide source, for example, commercially available products such as special slaked lime, No. 1 slaked lime, No. 2 slaked lime that conform to JIS R 9001 “industrial slaked lime”, and the like can be used.
Among them, it is preferable to use special slaked lime, No. 1 slaked lime, etc., which are inexpensive industrial slaked lime having a CaO content of 70% by mass or more and a maximum particle size of 0.1 mm (100 μm) or less.
Each of the calcium hydroxides may be used alone or in any combination.

本実施形態において、第一混和材は、前記アルミナセメント及び水酸化カルシウムの他に、水を含んでいてもよい。
水を含むことで、アルミナセメント及び水酸化カルシウム等の固形成分を固めて造形することが容易にできる。
In the present embodiment, the first admixture may contain water in addition to the alumina cement and calcium hydroxide.
By containing water, solid components such as alumina cement and calcium hydroxide can be hardened and shaped easily.

本実施形態において、第一混和材は、その他の固形成分または液体成分等を必要に応じて含んでいてもよい。
前記その他の成分としては、例えば、撥水剤、遮水剤、粘土鉱物(Na−ベントナイト、Ca−ベントナイト、セピオライト、アタパルジャイト、タルク等)、長石(灰長石、カリ長石、ソーダ長石等)、明礬石、リン酸カルシウム、無機炭酸塩(炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カルシウム=石灰石微粉末、炭酸マグネシウム等)、石炭灰(フライアッシュ、シンダーアッシュ)、非晶質のシリカ質微粉末(シリカフューム、メタカオリン、沈降性シリカ、シリカゲル等)、天然ポゾラン(珪酸質白土、凝灰岩、シラス等)、珪石粉、高炉スラグ粉及びセメントクリンカ粗粉等の無機粉末材料等が挙げられる。
前記その他の成分は、単独または混合して任意の混合量で用いることができる。
In the present embodiment, the first admixture may contain other solid components or liquid components as necessary.
Examples of the other components include water repellents, water shielding agents, clay minerals (Na-bentonite, Ca-bentonite, sepiolite, attapulgite, talc, etc.), feldspar (anorthite, potash feldspar, soda feldspar, etc.), alum Stone, calcium phosphate, inorganic carbonate (sodium carbonate, sodium bicarbonate, calcium carbonate = limestone fine powder, magnesium carbonate, etc.), coal ash (fly ash, cinder ash), amorphous siliceous fine powder (silica fume, metakaolin, Inorganic powder materials such as sedimentary silica, silica gel, etc.), natural pozzolans (siliceous white clay, tuff, shirasu, etc.), silica stone powder, blast furnace slag powder and cement clinker coarse powder.
The other components can be used alone or in any mixture.

本実施形態の第一混和材は、水と、アルミナセメント及び水酸化カルシウム等の固形成分を所定の混合条件で混合することで、固形成分を固めて表面から内部まで固形成分が存在する粒子としての造粒体であってもよい。   The first admixture of the present embodiment is a particle in which water and solid components such as alumina cement and calcium hydroxide are mixed under predetermined mixing conditions to solidify the solid components and present solid components from the surface to the inside. The granulated body may be used.

第一混和材を造粒体とした場合には、第一混和材の内部にもアルミナセメント及び水酸化カルシウムを存在させておくことができる。   When the first admixture is a granulated body, alumina cement and calcium hydroxide can also be present inside the first admixture.

第一混和材を造粒体とする方法は、特に限定されるものではないが、例えば、アルミナセメント及び水酸化カルシウム等の固形成分に対して、造粒可能な量の水を添加して混練し、得られた混練材料を造粒する方法等が挙げられる。
造粒は、例えば公知の混練式造粒機、湿式押出式造粒機、円筒式造粒機、傾胴式転動撹拌造粒機、双軸式造粒機、ディスクペレッター(パンペレタイザー)、流動層造粒機、旋回流動層造粒機等を使用することができる。
造粒機の回転数、造粒時間、水の量等の造粒条件は、目的とする第一混和材の粒子径等に応じて適宜調整することが好ましい。
The method of making the first admixture a granulated material is not particularly limited. For example, a solid component such as alumina cement and calcium hydroxide is added with a granulating amount of water and kneaded. And a method of granulating the obtained kneaded material.
For granulation, for example, known kneading granulators, wet extrusion granulators, cylindrical granulators, tilting-roller type agitation granulators, twin-axis granulators, disk pelleters (pan pelletizers) A fluidized bed granulator, a swirling fluidized bed granulator, or the like can be used.
The granulation conditions such as the number of revolutions of the granulator, the granulation time, and the amount of water are preferably adjusted as appropriate according to the particle diameter of the intended first admixture.

本実施形態の第一混和材は、前記造粒体として形成する以外に、砂や高炉スラグ粒子等の担体の表面に前記アルミナセメント及び水酸化カルシウム、水を混合したペーストを付着させたコーティング粒子であってもよい。
この場合、前記造粒体とは異なり、粒子の表面にのみアルミナセメント及び水酸化カルシウムを存在させておくことができる。
The first admixture of the present embodiment is a coating particle in which a paste prepared by mixing the alumina cement, calcium hydroxide, and water is attached to the surface of a carrier such as sand or blast furnace slag particles, in addition to being formed as the granulated body. It may be.
In this case, unlike the granulated body, alumina cement and calcium hydroxide can be present only on the surface of the particles.

第一混和材を、前記コーティング粒子とする方法は、特に限定されるものではないが、例えば、アルミナセメント及び水酸化カルシウム等の固形成分に対して、造粒可能な量の水を添加してペーストを作製し、該ペーストを担体と混合することで、担体表面にペーストを付着させたコンクリート粒子を得る方法等が挙げられる。   The method of using the first admixture as the coating particle is not particularly limited. For example, a solid component such as alumina cement and calcium hydroxide is added with a granulating amount of water. Examples thereof include a method of producing a paste and mixing the paste with a carrier to obtain concrete particles having the paste attached to the surface of the carrier.

(第二混和材)
本実施形態における第二混和材は、ポルトランドセメントと硫酸カルシウムとを含んでいる。
(Second admixture)
The second admixture in the present embodiment contains Portland cement and calcium sulfate.

《ポルトランドセメント》
本実施形態の第二混和材には、ポルトランドセメントが含まれている。
ポルトランドセメントとしては、JIS R 5210「ポルトランドセメント」に規定された普通、早強、超早強、中庸熱、低熱、超早強、耐硫酸塩等の各種ポルトランドセメントが挙げられる。
ポルトランドセメントには、アルミネート(3CaO・Al23、4CaO・Al23・Fe23)が含まれており、硫酸カルシウムと共に、膨張性のエトリンガイトを安定的に生成させることが可能となる。
《Portland cement》
The second admixture of this embodiment contains Portland cement.
Examples of Portland cement include various Portland cements defined in JIS R 5210 “Portland cement”, such as normal, early strength, very early strength, moderate heat, low heat, very early strength, and sulfate resistance.
The Portland cement, are included aluminate (3CaO · Al 2 O 3, 4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3), can be together with the calcium sulfate, stably generate inflatable ettringite It becomes.

《硫酸カルシウム》
本実施形態の第二混和材には、硫酸カルシウムが含まれている。
硫酸カルシウム源としては、例えば、無水石膏、二水石膏、半水石膏等の一般的な工業用石膏等が挙げられる。前記工業用石膏は、天然品、副生品(排煙脱硫時の副生石膏、ふっ酸製造時の副生石膏、りん酸製造時の副生石膏、酸化チタン製造時の副生石膏等)のいずれであってもよい。
中でも、無水石膏が、水分を含有せず、微粉砕処理が容易なため好ましい。
前記硫酸カルシウムは、単体で又は任意の組合せで混合して用いてもよい。
<Calcium sulfate>
The second admixture of this embodiment contains calcium sulfate.
Examples of the calcium sulfate source include general industrial gypsum such as anhydrous gypsum, dihydrate gypsum, and hemihydrate gypsum. The industrial gypsum is either a natural product or a by-product (by-product gypsum during flue gas desulfurization, by-product gypsum during hydrofluoric acid production, by-product gypsum during phosphoric acid production, by-product gypsum during titanium oxide production, etc.). May be.
Among these, anhydrous gypsum is preferable because it does not contain moisture and is easily pulverized.
The calcium sulfate may be used alone or as a mixture in any combination.

本実施形態において、第二混和材は、前記ポルトランドセメント及び硫酸カルシウムの他に、水を含んでいてもよい。
水を含むことで、前記第一混和材と同様に、ポルトランドセメント及び硫酸カルシウム等の固形成分を固めて造形することが容易にできる。
In the present embodiment, the second admixture may contain water in addition to the Portland cement and calcium sulfate.
By containing water, solid components such as Portland cement and calcium sulfate can be easily solidified as in the first admixture.

本実施形態において、第二混和材は、第一混和材と同様のその他の固形成分または液体成分等を必要に応じて含んでいてもよい。   In the present embodiment, the second admixture may contain other solid components or liquid components similar to the first admixture as necessary.

本実施形態の第二混和材も前記第一混和材と同様に、造粒体であってもよく、あるいはコーティング粒子であってもよい。
前記第一混和材が造粒体である場合には、第二混和材も造粒体であることが好ましく、前記第一混和材がコーティング粒子である場合には、第二混和材もコーティング粒子であることが好ましい。
Similarly to the first admixture, the second admixture of the present embodiment may be a granulated body or a coating particle.
When the first admixture is a granulated body, the second admixture is also preferably a granulated body. When the first admixture is a coating particle, the second admixture is also a coated particle. It is preferable that

本実施形態のセメント混和材は、前記第一混和材と第二混和材とが混合されている。
第一混和材と第二混和材との混合比率は、セメント混和材中に含まれるAl23およびSO3を、Al23に対するSO3のモル比(SO3/Al23)が0.09以上3.56以下となるような比率であることが好ましい。
In the cement admixture of this embodiment, the first admixture and the second admixture are mixed.
Mixing ratio of the first admixture with a second admixture, the molar ratio of SO 3 Al 2 O 3 and SO 3 contained in the cement admixture, for Al 2 O 3 (SO 3 / Al 2 O 3) The ratio is preferably 0.09 or more and 3.56 or less.

混和材中のAl23に対するSO3のモル比が前記範囲内であることで、より高いひび割れ自己治癒効果が発揮でき、且つ、効率よくひび割れ時に水との反応が生じ、ひび割れ治癒に寄与する膨張性のエトリンガイト等が効率よく生成するため好ましい。 By molar ratio of SO 3 for Al 2 O 3 in admixture falls within the above range, higher crack self-healing effect can be exhibited, and efficiently react with water occurs at the time of cracking, contribute to cracking healing Inflatable ettringite and the like are preferable because they are efficiently produced.

『セメント組成物』
次に本実施形態のセメント混和材を含むセメント組成物について説明する。
本実施形態のセメント組成物は、モルタル組成物、コンクリート組成物等のセメント組成物である。
"Cement composition"
Next, the cement composition containing the cement admixture of this embodiment will be described.
The cement composition of this embodiment is a cement composition such as a mortar composition or a concrete composition.

本実施形態のセメント組成物は、前述の本実施形態のセメント混和材と、セメントを含み、必要に応じて、細骨材、粗骨材等の骨材、水、その他各種添加剤等を含んでいてもよい。   The cement composition of the present embodiment includes the cement admixture of the present embodiment described above and cement, and includes aggregates such as fine aggregate and coarse aggregate, water, and various other additives as necessary. You may go out.

《セメント》
前記セメントとしては、特に限定されるものではないが、ポルトランドセメント、ポルトランドセメントをベースとした混合セメント、超速硬系セメント、その他の公知のセメント等が挙げられる。
"cement"
Although it does not specifically limit as said cement, Portland cement, the mixed cement based on Portland cement, a super-hard-hardening cement, other well-known cements, etc. are mentioned.

《骨材》
前記細骨材としては、陸砂(山砂)、海砂、川砂、砕砂、珪砂、高炉スラグ細骨材、フェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材、フェロクロム細骨材、人工軽量細骨材、再生細骨材、溶融スラグ細骨材等が挙げられる。
粗骨材としては、陸砂利(山砂利)、海砂利、川砂利、砕石、高炉スラグ粗骨材、人工軽量粗骨材、再生粗骨材、溶融スラグ粗骨材等が挙げられる。
尚、粗骨材および細骨材とは、JIS A 1102のふるい分け試験に則して区別することができる。
"aggregate"
As the fine aggregate, land sand (mountain sand), sea sand, river sand, crushed sand, quartz sand, blast furnace slag fine aggregate, ferronickel slag fine aggregate, copper slag fine aggregate, electric furnace oxidation slag fine aggregate, Examples include ferrochrome fine aggregate, artificial light-weight fine aggregate, recycled fine aggregate, and molten slag fine aggregate.
Examples of the coarse aggregate include land gravel (mountain gravel), sea gravel, river gravel, crushed stone, blast furnace slag coarse aggregate, artificial lightweight coarse aggregate, recycled coarse aggregate, molten slag coarse aggregate and the like.
Note that coarse aggregates and fine aggregates can be distinguished in accordance with the screening test of JIS A 1102.

本実施形態のセメント組成物に含まれる前記細骨材および粗骨材の量は、目的とするセメント組成物に応じて適宜調整することが好ましい。   The amount of the fine aggregate and coarse aggregate contained in the cement composition of the present embodiment is preferably adjusted as appropriate according to the intended cement composition.

《セメント混和材》
本実施形態のセメント組成物に含まれる前記セメント混和材の量は、例えば、モルタル用のセメント組成物の場合、モルタル硬化体1m3あたり30〜600kg、好ましくは50〜500kgである。また、コンクリート硬化体用のセメント組成物の場合、コンクリート硬化体1m3あたり50〜1000kg、好ましくは70〜700kgである。
《Cement admixture》
The amount of the cement admixture contained in the cement composition of the present embodiment is, for example, 30 to 600 kg, preferably 50 to 500 kg per 1 m 3 of mortar hardened body in the case of a cement composition for mortar. Further, when the cement composition of the concrete cured body, the concrete hardened body 1 m 3 per 50~1000Kg, preferably 70~700Kg.

《水》
本実施形態のセメント組成物は、水を配合してもよい。
前記水の量は、例えば、前記セメント、セメント混和材および必要に応じて、適宜調整して配合される。
"water"
The cement composition of this embodiment may contain water.
The amount of the water is appropriately adjusted and blended, for example, according to the cement, the cement admixture, and if necessary.

本実施形態のセメント組成物から得られるセメント硬化体は、例えば、ひび割れが生じた場合でも、かかるひび割れを自己治癒させることが可能となる。   The hardened cement obtained from the cement composition of the present embodiment can self-heal such cracks even when cracks occur, for example.

すなわち、本実施形態では、アルミナセメントと水酸化カルシウムとを含む第一混和材と、ポルトランドセメントと硫酸カルシウムとを含む第二混和材とが混合されているセメント混和材を用いるため、セメント硬化体にひび割れが生じた際には、まず、水の存在下、第一混和材中のアルミナセメントと水酸化カルシウムが反応してカルシウムアルミネート水和物が生成し、該カルシウムアルミネート水和物が第二混和材中の硫酸カルシウムと反応することで膨張性のエトリンガイトを生成させることでひび割れを閉塞させることができる。   That is, in this embodiment, since the cement admixture in which the first admixture containing alumina cement and calcium hydroxide and the second admixture containing Portland cement and calcium sulfate are used, the cement hardened body is used. When cracking occurs, first, in the presence of water, the alumina cement and calcium hydroxide in the first admixture react to form calcium aluminate hydrate, and the calcium aluminate hydrate is Cracks can be blocked by generating expansive ettringite by reacting with calcium sulfate in the second admixture.

本実施形態のセメント混和材またはセメント組成物は、例えば、コンクリート高架橋の上部工・床版底面および橋脚・橋台側面、トンネルの覆工コンクリート、農業用水路等のコンクリート底面および側面、オフィスビルまたはマンション等のスラブ・壁、トンネル用セグメント、ボックスカルバート、L型擁壁等の擁壁製品、U字構、ヒューム管、電柱、コンクリートブロック、コンクリートパネル等のように、漏水が発生しやすく、且つひび割れの修復が困難であった構造物に好適に使用することができる。
これらの構造物にひび割れが発生した場合であって、ひび割れ箇所に、降雨、降雪、地下水の浸透、河川水、海水等の流入、散水、注水操作等により水が供給されると、硬化体中のセメント混和材が、水およびセメント中の成分と水和物生成反応を生じることで、ひび割れを効果的に自己治癒させることができる。
The cement admixture or cement composition of the present embodiment is, for example, a concrete viaduct superstructure, floor slab bottom and pier / abutment side, tunnel lining concrete, concrete bottom and side such as agricultural waterway, office building or apartment, etc. Slabs and walls, tunnel segments, box culverts, retaining wall products such as L-shaped retaining walls, U-shaped structures, fume pipes, utility poles, concrete blocks, concrete panels, etc. It can be suitably used for structures that have been difficult to repair.
When cracks occur in these structures and water is supplied to the cracked parts by rainfall, snowfall, groundwater infiltration, river water, seawater flow, water spraying, water injection operation, etc. This cement admixture causes a hydrate formation reaction with water and components in the cement, thereby effectively self-healing cracks.

前記のような構造物にひび割れが発生した場合には、従来は、ひび割れに有機性または無機性の充填材料を注入する補修工事を行ったり、ひび割れが発生しても構造物に影響を与えないようにセメント硬化体に防水工事、止水工事を施す等の対策がとられていたりした。しかし、かかる補修工事、防水工事、止水工事等は、コストがかかる上に、セメント硬化体の施工工事と同時に防水工事や止水工事を行う場合には、構造物の工期の長期化を招く。特に、モルタルあるいはコンクリート硬化体が、トンネル、鉄道高架橋、自動車高架橋等の構造物である場合には、構造物の供用開始後にこれらのひび割れに対する補修工事を施すことは、通行止や供用休止等が必要であり、非常に困難であった。
従って、本実施形態のセメント混和材、セメント組成物を、かかる構造物に用いた場合には、前記のような補修工事、防水工事、止水工事等を行わなくても、ひび割れ自己治癒材性能が得られるという利点がある。
In the case where cracks occur in the structure as described above, conventionally, repair work in which an organic or inorganic filling material is injected into the cracks is performed, or even if cracks occur, the structure is not affected. In some cases, measures such as waterproofing and waterproofing were applied to the hardened cement. However, such repair work, waterproof work, water stop work, etc. are costly, and if waterproof work or water stop work is performed simultaneously with the hardened cement construction work, the construction period of the structure will be prolonged. . In particular, if the mortar or hardened concrete is a structure such as a tunnel, a railway viaduct, or an automobile viaduct, repair work for these cracks after the start of service of the structure may result in traffic closure or suspension of service, etc. It was necessary and very difficult.
Therefore, when the cement admixture and cement composition of this embodiment are used in such a structure, the crack self-healing material performance can be obtained without performing repair work, waterproof work, water stop work, etc. as described above. There is an advantage that can be obtained.

本実施形態のセメント混和材またはセメント組成物は、高いひび割れ自己治癒性能を発揮しうるため、従来自己治癒が困難であったひび割れ幅が0.3mm程度の比較的大きいひび割れでも、本実施形態のセメント混和材またはセメント組成物を用いることで、良好にひび割れを自己治癒することが可能となる。   Since the cement admixture or cement composition of the present embodiment can exhibit high crack self-healing performance, even a relatively large crack having a crack width of about 0.3 mm, which has been difficult to self-heal in the past, can be used. By using a cement admixture or a cement composition, it becomes possible to self-heal cracks well.

尚、本実施形態にかかるセメント混和材およびセメント組成物は以上のとおりであるが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The cement admixture and cement composition according to the present embodiment are as described above, but the embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. . The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

以下、実施例および比較例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

表1に示す表中の材料で、高炉スラグ細骨材;BFSを担体(Core)とするコーティング粒子としての混和材を作製した。   A blast furnace slag fine aggregate: an admixture as coating particles using BFS as a carrier (Core) was prepared using the materials shown in Table 1.

前記高炉スラグ細骨材(表中のBlast furnace slag sand(BFS))は、JIS A 5011−1に規定された高炉スラグ細骨材BFS 2.5(最大粒径2.5mm)を使用した。
第一混和材としてのコーティング粒子A用コーティング材料A(表中のCorting A)は、アルミナセメント(Alumina cement(AC))60%、水酸化カルシウム(Calcium hydroxide(CH))20%、水(Tap water)20%を用いた。
第二混和材としてのコーティング粒子B用コーティング材料B(表中のCorting B)は、早強ポルトランドセメント(High−early−strength Portland cement(HC))60%、無水石膏(Anhydrous gypsum(AN))20%、水(Tap water)20%を用いた。
As the blast furnace slag fine aggregate (Blast furnace slag sand (BFS) in the table), blast furnace slag fine aggregate BFS 2.5 (maximum particle size 2.5 mm) defined in JIS A5011-1 was used.
Coating material A (Coating A in the table) for coating particle A as the first admixture is composed of 60% alumina cement (Allumina cement (AC)), 20% calcium hydroxide (Calcium hydroxide) (CH), and water (Tap). water) 20% was used.
Coating material B for coating particle B as the second admixture (Corting B in the table) is an early-strength Portland cement (High-strength Portland cement (HC)) 60%, anhydrous gypsum (AN)) 20% and 20% water (Tap water) were used.

コーティング粒子A及びBは以下のような方法で作製した。
担体(高炉スラグ細骨材;BFS)と、各コーティング材料を加えて転動造粒し、担体表面にコーティング材料を付着させたコーティング粒子を作製した。転動造粒は、小型パン型造粒機(パン内径=φ300mm×深さ120mm、モータ出力10W)を使用し、傾斜角45度、回転数40rpm、材料仕込み量を1バッチ1kgの条件で行った。まず、担体(BFS)材料をパンに全量投入後、転動しながら水およびコーティング材料の粉体を交互に少しずつ加えて10分間で作製した。作製した造粒物は、自重によって圧密され、粒子同士が癒着することを防ぐため、縦700mm×横400mm×厚さ0.1mmのポリエチレン製の袋の中に入れ、薄く拡げた状態で20℃で7日間密封養生した。
コーティング粒子A(BFS−GA)およびB(BFS−GB)の材料構成は表2に示すとおりであった。
Coating particles A and B were produced by the following method.
A carrier (blast furnace slag fine aggregate; BFS) and each coating material were added and subjected to rolling granulation to prepare coated particles having the coating material attached to the surface of the carrier. Rolling granulation is performed using a small bread granulator (pan inner diameter = φ300 mm × depth 120 mm, motor output 10 W) under the conditions of an inclination angle of 45 degrees, a rotational speed of 40 rpm, and a material charge of 1 kg per batch. It was. First, after the whole amount of the carrier (BFS) material was put into the pan, water and powder of the coating material were alternately added little by little while rolling to prepare for 10 minutes. The produced granulated product is consolidated by its own weight, and is put in a polyethylene bag having a length of 700 mm × width of 400 mm × thickness of 0.1 mm in order to prevent the particles from adhering to each other. And sealed for 7 days.
The material composition of the coating particles A (BFS-GA) and B (BFS-GB) was as shown in Table 2.

次に、モルタルを作製した。
モルタルの配合は表3に示す配合で、W/C=50%、セメントと細骨材の質量比=2.55とした。材料は表1に示す各材料を用い、すなわち、セメントCは普通ポルトランドセメント(Ordinary Portland cement)、細骨材S(Fine aggregate)は高炉スラグ細骨材を、化学混和剤(Chemicaladmixture)として高性能AE減水剤(AE high range water reducing admixture(SP))を使用した。
細骨材の分量のうち、一部をコーティング粒子Aまたは/およびBで合計240kg/m3置換した。SPは、固形分も含め練混ぜ水の一部とみなした。モルタルは、20℃恒温室内で1バッチの練混ぜ量を3リットルとして120秒間練り混ぜた。
モルタルとしては、細骨材としてBFSのみを用いたモルタル(BFS-Plane,No.1)、コーティング粒子Aのみ用いたモルタル(BFS−GA(240),No.2)、コーティング粒子Bのみ用いたモルタル(BFS−GB(240),No.3)、コーティング粒子A及びBを用いたモルタル(BFS−GA+GB(240),No.4)の4種類を作製した。
Next, mortar was produced.
The mortar was blended as shown in Table 3, W / C = 50%, and the mass ratio of cement to fine aggregate = 2.55. The materials shown in Table 1 are used, that is, Cement C is usually Portland cement (Ordinary Portland cement), Fine Aggregate S (fine aggregate) is blast furnace slag fine aggregate, and chemical admixture (chemical admixture) is high performance. An AE water reducing agent (AE high range water reducing admixture (SP)) was used.
A part of the fine aggregate was replaced with coating particles A and / or B for a total of 240 kg / m 3 . SP was regarded as a part of the mixed water including the solid content. The mortar was kneaded for 120 seconds in a constant temperature room at 20 ° C. with a batch mixing amount of 3 liters.
As the mortar, mortar using only BFS as a fine aggregate (BFS-Plane, No. 1), mortar using only coating particles A (BFS-GA (240), No. 2), and only coating particles B were used. Four types of mortar (BFS-GA + GB (240), No. 4) using mortar (BFS-GB (240), No. 3) and coating particles A and B were prepared.

(フレッシュ試験/圧縮強度試験)
前述のように作製した直後のモルタルの温度、フロー値(JIS R 5201に準拠)、空気量(JIS A 1128に準拠)を測定し、圧縮強度用のφ50mm×h100mm円柱供試体を作製し、所定の材齢まで20℃封かん養生した。
表3にモルタルのフレッシュ性状(Fresh property)および圧縮強度(Compressive strength)を示す。
細骨材としてBFSのみを用いたモルタル(No.1)、コーティング粒子Aのみ用いたモルタル(No.2)、コーティング粒子Bのみ用いたモルタル(No.3)、コーティング粒子A及びBを用いたモルタル(No.4)のフロー値を測定したところ、各コーティング粒子を240kg/m3混和した場合、SP量1.5質量%でいずれもNo.1のモルタルよりフロー値は改善され、ブリーディングも低減された。
また、No.1のモルタルに比して、各コーティング粒子を用いたモルタルはいずれも7日、28日における圧縮強度が高かった。
尚、供試体数は、全ての試験においてN=3とした。
(Fresh test / Compressive strength test)
The mortar temperature, flow value (according to JIS R 5201), and air volume (according to JIS A 1128) immediately after production as described above are measured, and a φ50 mm × h100 mm cylindrical specimen for compressive strength is produced. It was cured by sealing at 20 ° C. until the age of the material.
Table 3 shows the fresh properties and the compressive strength of the mortar.
Mortar (No. 1) using only BFS as fine aggregate, mortar (No. 2) using only coating particle A, mortar (No. 3) using only coating particle B, and coating particles A and B were used. When the flow value of the mortar (No. 4) was measured, when each coating particle was mixed with 240 kg / m 3 , the SP amount was 1.5% by mass, and both were No. The flow value was improved from the mortar of 1, and bleeding was also reduced.
No. Compared to the mortar of 1, the mortar using each coating particle had high compressive strength on the 7th and 28th.
The number of specimens was N = 3 in all tests.

(通水試験)
前記圧縮試験用の供試体と同様にひび割れの自己治癒性能を評価するための通水試験用供試体を作製し、材齢28日で円柱供試体を割裂し、割裂面両側端部に長さ100mm×幅5mm×厚さ0.3mmのパラフィン製フィルムを挟んだ後、鋼製ホースクランプ2本で拘束して円柱供試体の上下端面の表面ひび割れが約0.2〜0.3mmとなるように調整した。供試体上面にφ50mm×h100mmの塩ビ管を水頭が約80mm(水圧=約0.8kPa)となるように接続し、接続部分をシリコーン樹脂でシーリングした。通水試験は、20℃恒温室内で鋼製グレーチングの上に通水試験用供試体を鉛直に静置し、供試体上面の塩ビ管(内容積=約157ml)に上水道水を連続注水して60分間満水状態を維持した。この後、注水を止め、満水状態から10分間の漏水量を測定し、初回の漏水量(0日)とした。この後、1日に1回、塩ビ管を満水状態にした後、注水を止め、10分間の漏水量を測定した。
結果を図1に示す。
通水試験の結果は、各供試体における漏水量の変化を明確にするために、初回の漏水量に対する比で表し、図中では、water permeability ratio(透水比:%)として表記した。
(Water flow test)
Similarly to the specimen for compression test, a specimen for water passage test for evaluating the self-healing performance of cracks was prepared, and the cylindrical specimen was split at the age of 28 days, and lengths were formed at both ends of the splitting surface. After a paraffin film of 100 mm x width 5 mm x thickness 0.3 mm is sandwiched, it is restrained by two steel hose clamps so that the surface cracks on the upper and lower end surfaces of the cylindrical specimen are about 0.2 to 0.3 mm. Adjusted. A PVC pipe of φ50 mm × h100 mm was connected to the upper surface of the specimen so that the water head was about 80 mm (water pressure = about 0.8 kPa), and the connection part was sealed with silicone resin. In the water flow test, a test sample for water flow test was placed vertically on a steel grating in a constant temperature room at 20 ° C, and tap water was continuously poured into a PVC pipe (internal volume = about 157 ml) on the top surface of the test sample. Maintained full water for 60 minutes. Thereafter, the water injection was stopped, and the amount of water leakage for 10 minutes was measured from the full water state to obtain the first amount of water leakage (0 days). Thereafter, the PVC pipe was filled with water once a day, water injection was stopped, and the amount of water leakage for 10 minutes was measured.
The results are shown in FIG.
In order to clarify the change in the amount of water leakage in each specimen, the result of the water flow test is expressed as a ratio to the initial amount of water leakage, and is expressed as a water permeability ratio (permeability ratio:%) in the figure.

図1に示すように、コーティング粒子A及びBを用いたモルタル(No.4)は、通水開始から最も短期間で透水比は大幅に小さくなった。
すなわち、最もひび割れ治癒性能が高いことが明らかである。
As shown in FIG. 1, in the mortar (No. 4) using the coating particles A and B, the water permeability ratio was greatly reduced in the shortest period from the start of water flow.
That is, it is clear that the crack healing performance is the highest.

(粉末X線回折(XRD)による定性分析)
以下の計8種類の試料につき、粉末X線回折(XRD)による定性分析を行なった。
・アルミナセメント(AC)
・水酸化カルシウム(CH)
・早強ポルトランドセメント(HC)
・無水石膏(AN)
・担体(BFS)
・モルタルに配合する前のコーティング粒子A表面から採取したコーティング部分
・モルタルに配合する前のコーティング粒子B表面から採取したコーティング部分
・No.4のモルタルの前記通水試験における通水開始14日後に供試体ひび割れ面を再度割裂し、ひび割れ破断面に生じた白色生成物(No.4 mortar compound)をステンレス製スパチュラを用いて採取したもの
尚、アルミナセメント(AC)から担体(BFS)は、すべてコーティング粒子の材料として使用したものである。
コーティング粒子のコーティング部分は、粒子をメノウ乳鉢に入れ、担体部分のBFSを粉砕しないようにメノウ乳棒で軽く打撃を加え、コーティング部分を摩砕しながら採取した。分析用試料の前処理は、アセトンを用いて水和停止を行った後、循環式アスピレータを用いて減圧し、約10〜20hPaで6時間乾燥した。
結果を表4に示す。
(Qualitative analysis by powder X-ray diffraction (XRD))
Qualitative analysis by powder X-ray diffraction (XRD) was performed on the following eight types of samples.
・ Alumina cement (AC)
・ Calcium hydroxide (CH)
・ Early strength Portland cement (HC)
・ Anhydrous gypsum (AN)
・ Carrier (BFS)
・ Coating part collected from coating particle A surface before blending into mortar ・ Coating part collected from coating particle B surface before blending into mortar The crack surface of the specimen was split again 14 days after the start of water passage in the water flow test of No. 4 mortar, and a white product (No. 4 mortar compound) generated on the cracked fracture surface was collected using a stainless spatula. Incidentally, the carrier (BFS) from the alumina cement (AC) is all used as a material for the coating particles.
The coated part of the coated particles was collected by putting the particles in an agate mortar, hitting lightly with an agate pestle so as not to crush the BFS in the carrier part, and grinding the coated part. In the pretreatment of the sample for analysis, after hydration was stopped using acetone, the pressure was reduced using a circulation aspirator, and the sample was dried at about 10 to 20 hPa for 6 hours.
The results are shown in Table 4.

表4に示すように、BFSをコアとするコーティング粒子Aのコーティング部分は、水和物としてハイドロガーネット(3CaO・Al23・6H2O)、ハイドロカルマイト(3CaO・Al23・Ca(OH)2・12H2O)、ギブサイト(Al(OH)3)が同定された。これらは、コーティング粒子Aのコーティング材料(アルミナセメント+水酸化カルシウム)の水和反応に由来するものと考えられる。その他、未水和のモノカルシウムアルミネート(CaO・Al23)が同定された。これは、コーティング材料Aの水結合比が25%と小さく、モノカルシウムアルミネートが完全水和してハイドロガーネットとなるのに必要な理論結合水量(30.4%)を下回っているためと考えられる。一方、水酸化カルシウムは、ピークがほとんど消失していたため、式(1)に示すように水酸化カルシウムの大部分は、アルミナセメントの主要構成鉱物であるモノカルシウムアルミネート(CaO・Al23)と反応して、ハイドロカルマイトに変化したと考えられる。

CaO・Al23+3Ca(OH)2+10H2
→ 3CaO・Al23・Ca(OH)2・12H2O・・・(1)
As shown in Table 4, the coating portion of the coating particle A having BFS as a core is composed of hydrogarnet (3CaO.Al 2 O 3 .6H 2 O), hydrocalumite (3CaO.Al 2 O 3. Ca (OH) 2 .12H 2 O) and gibbsite (Al (OH) 3 ) were identified. These are considered to originate from the hydration reaction of the coating material (alumina cement + calcium hydroxide) of the coating particles A. In addition, unhydrated monocalcium aluminate (CaO.Al 2 O 3 ) was identified. This is thought to be because the water binding ratio of the coating material A is as small as 25%, which is lower than the theoretical binding water amount (30.4%) necessary for the monocalcium aluminate to be completely hydrated to form hydrogarnet. It is done. On the other hand, since the peak of calcium hydroxide has almost disappeared, as shown in the formula (1), most of the calcium hydroxide is monocalcium aluminate (CaO.Al 2 O 3 ) which is a main constituent mineral of alumina cement. ) And changed to hydrocalumite.

CaO.Al 2 O 3 + 3Ca (OH) 2 + 10H 2 O
→ 3CaO.Al 2 O 3 .Ca (OH) 2 .12H 2 O (1)

BFSをコアとするコーティング粒子Bのコーティング部分は、水和物として水酸化カルシウムの大きなピークおよびエトリンガイトのピークが同定された。これらは、コーティング粒子Bのコーティング材料(早強ポルトランドセメント+無水石膏)の水和に由来すると考えられる。その他、未水和のセメント鉱物(C3S、C2S)、二水石膏、無水石膏、炭酸カルシウムが同定された。コーティング材料Bの水結合比も25%と小さいため、未水和の早強ポルトランドセメントが多く、また無水石膏は、早強ポルトランドセメントに元来含まれるアルミネートに対して過剰量であるため、残存したと考えられる。なお、モノサルフェート(3CaO・Al23・CaSO4・12H2O)のピークは、確認されなかった。
通水試験後のNo.4モルタルの白色析出物は、水和物としてハイドロガーネットおよびエトリンガイトのやや大きなピーク、水酸化カルシウムの小さなピークが同定された。また、未水和のセメント鉱物としてC2Sの小さなピークが確認された。これらは、コーティング粒子Aおよびコーティング粒子Aのコーティング材料由来と考えられる。
In the coating portion of the coating particle B having BFS as a core, a large peak of calcium hydroxide and a peak of ettringite were identified as hydrates. These are considered to be derived from the hydration of the coating material of coating particles B (early strong Portland cement + anhydrite). In addition, unhydrated cement minerals (C 3 S, C 2 S), dihydrate gypsum, anhydrous gypsum, and calcium carbonate were identified. Since the water binding ratio of the coating material B is as small as 25%, there are many unhydrated early-strength Portland cements, and anhydrous gypsum is an excessive amount with respect to the aluminate originally contained in the early-strength Portland cements. It is thought that it remained. In addition, the peak of monosulfate (3CaO.Al 2 O 3 .CaSO 4 .12H 2 O) was not confirmed.
No. after the water flow test. As for the white deposit of 4 mortar, a slightly large peak of hydrogarnet and ettringite and a small peak of calcium hydroxide were identified as hydrates. Moreover, a small peak of C 2 S was confirmed as an unhydrated cement mineral. These are considered to be derived from the coating particles A and the coating material of the coating particles A.

また、白色析出物は、コーティング粒子Aのコーティング部分において同定されたハイドロカルマイトのピークが消失していた。さらにコーティング粒子Bのコーティング部分において同定された石膏のピークも消失していた。従って、式(2)に示すように、通水試験時にひび割れ部分においてハイドロカルマイトおよび石膏が反応してエトリンガイト(3CaO・Al23・3CaSO4・32H2O)を生成したと考えられる。

3CaO・Al23・Ca(OH)2・12H2O+3CaSO4+20H2
→ 3CaO・Al23・3CaSO4・32H2O+Ca(OH)2 ・・・(2)
Further, the white precipitate had the hydrocalumite peak identified in the coating portion of the coating particle A disappeared. Further, the gypsum peak identified in the coating portion of the coating particle B was also lost. Therefore, as shown in the formula (2), it is considered that hydrocalumite and gypsum reacted in the cracked part during the water flow test to produce ettringite (3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 .32H 2 O).

3CaO.Al 2 O 3 .Ca (OH) 2 .12H 2 O + 3CaSO 4 + 20H 2 O
→ 3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 .32H 2 O + Ca (OH) 2 (2)

尚、コーティング粒子Bのコーティング部分および通水試験後のNo.4モルタルの白色析出物は、炭酸カルシウムの小さなピークが同定された。これらは、水酸化カルシウムが大気中のCO2によって中性化されて生成したものと考えられる。 In addition, a small peak of calcium carbonate was identified in the white precipitate of No. 4 mortar after the coating portion of the coating particle B and the water flow test. These are considered to be produced by neutralizing calcium hydroxide with CO 2 in the atmosphere.

(SEM−EDS、TG−DTA分析結果)
コーティング粒子Aおよびコーティング粒子Bから採取したコーティング部分、ならびに通水試験後のNo.4モルタルの白色析出物の走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型X線分光器(SEM−EDS)による試料表面の観察および元素分析、熱重量示差熱分析(TG−DTA)による水和生成物の分析を行った。
図2乃至4にSEM−EDSによる試料表面の観察および元素分析の結果を示す。
尚、図2はコーティング粒子Aから採取したコーティング部分、図3はコーティング粒子Bから採取したコーティング部分、図4はNo.4モルタルの白色析出物の分析結果を示す。
(SEM-EDS, TG-DTA analysis results)
Observation of surface of sample by scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscope (SEM-EDS) of coated particles collected from coating particle A and coating particle B and white precipitate of No. 4 mortar after water passage test The hydrated product was analyzed by elemental analysis and thermogravimetric differential thermal analysis (TG-DTA).
FIGS. 2 to 4 show the results of observation and elemental analysis of the sample surface by SEM-EDS.
2 shows the coating portion collected from the coating particle A, FIG. 3 shows the coating portion collected from the coating particle B, and FIG. 4 shows the analysis result of the white precipitate of No. 4 mortar.

コーティング粒子Aのコーティング部分は、XRDおよびSEM−EDSの分析結果より、主にカルシウムアルミネート水和物(ハイドロガーネット、ハイドロカルマイト)、未水和のモノカルシウムアルミネート等が含まれていると考えられる。
コーティング粒子Bのコーティング部分は、XRDおよびSEM−EDSの分析結果より、主に水酸化カルシウム、無水石膏、二水石膏、炭酸カルシウム、未水和セメント鉱物(C3S、C2S)等が含まれていると考えられる。
通水試験後のNo.4モルタルの白色析出物は、XRDからエトリンガイトが同定されている。またSEM−EDSよりエトリンガイトの針状結晶が確認された。No.4モルタルの通水試験初期の漏水量が小さくなったことは、このエトリンガイトの生成と関係があると考えられる。
From the analysis results of XRD and SEM-EDS, the coating portion of the coating particle A mainly contains calcium aluminate hydrate (hydrogarnet, hydrocalumite), unhydrated monocalcium aluminate, and the like. Conceivable.
From the analysis results of XRD and SEM-EDS, the coating part of the coating particle B is mainly composed of calcium hydroxide, anhydrous gypsum, dihydrate gypsum, calcium carbonate, unhydrated cement mineral (C 3 S, C 2 S), etc. It is thought that it is included.
No. after the water flow test. As for the white deposit of 4 mortar, ettringite is identified from XRD. Moreover, the needle-like crystal | crystallization of ettringite was confirmed from SEM-EDS. No. It is considered that the amount of water leakage at the initial stage of the 4-mortar water flow test is related to the formation of ettringite.

図5に通水試験後のNo.4モルタルの白色析出物の熱重量示差熱分析(TG−DTA)の結果を示す。105℃付近を中心とする吸熱ピークが確認された。これは、主にエトリンガイトの脱水によるものと推定され、15〜130℃における加熱減量は、約12%であった。さらに292℃付近を中心とする吸熱ピークが確認された。これは、ハイドロガーネット、ギブサイト等の脱水によるものと推定され、130〜300℃における加熱減量は、約12%であった。なお、水酸化カルシウムおよび炭酸カルシウムに由来する吸熱ピークは、ほとんど確認されなかった。
漏水防止を目的としたひび割れの自己治癒技術として、膨張性を有し、かつ多数の水分子を含有するエトリンガイトをひび割れ部に生成させることは、自己治癒の機構上、重要と考えられる。
すなわち、コーティング粒子Aのコーティング部分にハイドロカルマイト等を、コーティング粒子Bのコーティング部分に無水石膏を残存させ、これら2種類のコーティング粒子をモルタルに混和することによって、通水試験後のひび割れ部にエトリンガイトを生成させることができた。
In FIG. The result of the thermogravimetric differential thermal analysis (TG-DTA) of the white deposit of 4 mortar is shown. An endothermic peak centered around 105 ° C. was confirmed. This was presumed to be mainly due to dehydration of ettringite, and the heat loss at 15 to 130 ° C. was about 12%. Furthermore, an endothermic peak centered around 292 ° C. was confirmed. This was presumed to be due to dehydration of hydrogarnet, gibbsite, etc., and the heat loss at 130-300 ° C. was about 12%. In addition, the endothermic peak derived from calcium hydroxide and calcium carbonate was hardly confirmed.
As a self-healing technique for cracks for the purpose of preventing water leakage, it is considered important for the self-healing mechanism to generate ettringite having expandability and containing many water molecules in the cracked part.
That is, hydrocalumite or the like is left in the coating portion of the coating particle A, and anhydrous gypsum is left in the coating portion of the coating particle B, and these two kinds of coating particles are mixed in the mortar to form a cracked portion after the water flow test. Ettringite could be generated.

Claims (3)

アルミナセメントと水酸化カルシウムとを含む第一混和材と、
ポルトランドセメントと硫酸カルシウムとを含む第二混和材とが混合されており、
前記第一混和材は、造粒体、又は、担体の表面にアルミナセメント及び水酸化カルシウムが付着してなるコーティング粒子であり、
前記第二混和材は、造粒体、又は、担体の表面にポルトランドセメント及び硫酸カルシウムが付着してなるコーティング粒子であるセメント混和材。
A first admixture comprising alumina cement and calcium hydroxide;
Portland cement and a second admixture containing calcium sulfate are mixed ,
The first admixture is a granulated body or coating particles formed by attaching alumina cement and calcium hydroxide to the surface of the carrier,
The second admixture is a cement admixture that is a granulated body or coating particles formed by attaching Portland cement and calcium sulfate to the surface of a carrier .
前記第一混和材と前記第二混和材とが、Alに対するSOのモル比が0.09以上3.56以下となるように混合されている請求項1に記載のセメント混和材。 It said first admixture and the second admixture is a cement admixture according to claim 1, which is mixed so that the molar ratio of SO 3 becomes 0.09 or more 3.56 or less for Al 2 O 3 . 請求項1又は2に記載のセメント混和材を含むセメント組成物。
A cement composition comprising the cement admixture according to claim 1 or 2 .
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